操作系统期末复习一

一、操作系统概述（引言）
全是选择和填空，但这里面的概念啥的大题会用到，所以还是把大题也搞进去吧。

1.1目标
方便性：简化人-机交互

有效性：提高系统资源利用率和吞吐量

可扩充性：会逐渐需要更多接口

开放性：需要硬件和软件相兼容的标准

例题：
操作系统的目标是 。

答案：方便性、有效性、可扩充性、开放性

1.2作用和功能
1、操作系统是用户与硬件系统之间的接口（比如通过命令方式，见图1-2）

2、操作系统是系统资源的管理者，负责处理机管理、存储器管理、文件管理、输入输出设备管理（多半要考这个，这个既是作用，也是功能。）

3、操作系统实现了对计算机资源的抽象（将物理层面的输入输出抽象为人可以理解的命令）

传统的操作系统具备的功能包括：进程管理、内存管理、设备管理、文件管理和接口管理，现代OS系统还具备保障系统安全、支持用户通过联网获取服务、可处理多媒体信息等功能。

例题：
1、下列选项中那个不是操作系统的作用（ ）。

A、操作系统实现了对计算机资源的抽象

B、操作系统作为用户与硬件系统之间的接口

C、操作系统可以让用户直接使用硬件输入输出

D、操作系统是系统资源的管理者

答案：C

2、操作系统的功能有 （填空题）

答案：处理机管理、存储器管理、文件管理、设备管理和接口管理或者写 进程管理、内存管理、设备管理、文件管理和接口管理（这种更好。）

3、下面哪个不是操作系统关心的事务（ ）

A、操作系统作为代码的编译器

B、操作系统作为用户与硬件系统之间的接口

C、操作系统负责管理I/O设备

D、操作系统负责管理文件资源

答案：A

1.3特征（很容易出选填）
并发、共享、异步、虚拟

其中，并发和共享式操作系统最基本的特征，两者互为存在条件。

1、并发：多个活动在同一给定的时间间隔中进行

2、共享：多个程序公用计算机系统中的资源,分为互斥共享方式和同时共享方式

互斥共享即虽然某些资源可以提供给多线程使用（如打印机），但规定在一段时间里只允许一个进程访问该资源。

同时共享就是你想的那样，但在单处理机环境下指宏观上。

3、异步：进程以不可预知的速度向前推进，一般有并发就有异步，一般！！！！不是全部

4、虚拟：物理实体转化为逻辑上的对应物（就是实现了对计算机资源的抽象）

例题：
操作系统最基本的特征是 还有 也是它的特征（填空题）

答案：并发、共享 异步、虚拟

1.4基本概念
1.4.1并发与并行的区别
由于CPU只有一个，所以多个进程实际上只是交替着来进行（并发），而不是同时挤在一起进行（并行）。

在现实生活中可以理解为，一个食堂阿姨排两条队伍就是并发，两个食堂阿姨各管一条队伍就是并行

1.4.2虚拟化技术（虚拟技术，不是特征里的虚拟）
这是一种资源管理技术，相当于超级拼装，原本的一台电脑自己集成拥有一整套硬件，但虚拟化技术并不直接组成一台计算机，而是先将硬件如CPU以大量的形式放在一块区域，然后与其他硬件区域相连接，用户要多少就提供多少，或者一台计算机的硬件划分为多个块后重新组成新的多台计算机的技术（这是个人理解版，官方版可以自己搜）。

1.4.3指令
特权指令：不允许用户使用，只允许操作系统使用，如I/O，中断指令。

非特权指令：普通的运算指令，如加减乘除，取非

内核程序：系统的管理者，可执行一切指令，运行在内核态（又叫管态、核心态）

应用程序：普通用户程序，只能执行非特权指令，运行在用户态（又叫目态）

从用户态到核心态是通过中断，由硬件完成的，地址非法可能导致中断。

从核心态到用户态则通过特权指令PSW决定，0是用户态，1是核心态（了解即可）

1.4.4原语
特点：

1、处于操作系统的最底层

2、最小的完成单位，操作系统只能一下就完成（如：加）

3、运行时间短，调用频繁

1.4.5中断、系统调用、体系结构
详情请参考史上最全的操作系统复习笔记（基于王道和自己整理）_操作系统笔记整理-CSDN博客的1.4。

1.4.5.1 中断
中断分为内中断和外中断

1、内中断：陷阱（或异常）、信号来自内部，是自愿中断，指令出错了之类的。

2、外中断：由于外设请求、人工干预的中断

1.4.5.2系统调用
系统调用是OS内核与用户程序之间的接口，每个OS提供了大量的系统调用给程序员使用。

1.4.5.3体系结构
分为大内核和微内核。

1.5操作系统的发展历程
详情请参考史上最全的操作系统复习笔记（基于王道和自己整理）_操作系统笔记整理-CSDN博客

的2部分，我这里只简要写。

1.5.1无操作系统的计算机系统（人工操作方式-->脱机I/O方式）
相比于现在全是缺点，优点是：至少比人手算快，大概。

1.5.2单道批处理系统
让作业一个接一个的处理，拥有单道性、自动性、顺序性，作业是按照一开始放进去的顺序处理的，监督程序也只有一个，出了错误就跳到后面。

1.5.3多道批处理系统（从这里开始要考的可能性就大了，此时操作系统正式诞生）
优点：资源利用率高，系统吞吐量大

缺点：平均周转时间长，无交互能力（也就是说，不可以插队，也不可以修改，放进去是啥样就是怎么处理的。）

1.5.4分时系统
特征：多路性、独立性、及时性、交互性（可以修改，但还是不可以插队，一定要先干完该时间段的事务才能换另一个）

缺点：不能处理紧急事务

1.5.5实时操作系统
1、硬实时系统：必须在被控制对象规定时间内完成

2、软实时系统：可以放宽时间

优点：可以处理紧急事务，更具有可靠性，也具有交互性，但没有分时系统那么大的交互性。

接下来是嵌入式系统----->分布式系统，只提一下，应该不考

1.6操作系统的结构
OS是一个大型的系统软件，采用结构化设计很重要，早期的OS基本无结构，现代流行的多采用模块化结构、分层式结构、微内核结构等设计而成，有的还使用外核结构设计。

1.6.1简单结构（这个不太重要）
1.6.2模块化结构
将OS系统的功能划分为单个的模块，然后在逐渐细分，通过这种逐级划分模块的方式将其划分为若干个具有一定独立性和大小的模块，并仔细为模块之间规定好接口，使模块之间可以通过接口相连。

优点：

1、提高了OS设计的正确性、可理解性和易维护性

2、增强了OS的可适应性

3、加速了OS的开发过程

缺点（了解）：

1、接口无从下手，可能接口无法实现模块相连

2、模块的等级划分使得设计者无法作出可靠的决定

1.6.3分层式结构
优点：自下而上的设计，每一层都只能使用它的子层的接口，每层都由若干模块组成，提高了可靠性。

缺点：系统效率较低。

1.6.4微内核结构（有一定可能会考，可能补考会考）
特点：

1、足够小的内核

2、基于客户/服务器模式

3、采用策略与机制分离原则

4、采用面向对象技术

功能（这个重要性不如其它两个，大概）：

1、进程（线程）管理

2、低级存储器管理

3、中断和陷入处理

优点：

1、提高了系统可扩展性

2、增强了系统的可靠性

3、增强了系统的可移植性

4、提供了对分布式系统的支持

5、融入了面向对象技术

1.6.5外核结构（了解）
在基于外核结构的OS中，一个非常小的内核负责保护系统资源，而硬件资源的管理职责则委托给应用程序。

例题：
1、（ ）的主要特点是提供即时响应和高可靠性。像是火箭发射和银行业务就使用这样的系统。

A、分时系统

B、实时系统

C、批处理系统

D、分布式系统

答案：B

2、批处理系统、实时系统、分时系统他们都具有共同的四个特征，它们是 （填空题）。

答案：并发、共享、虚拟、异步

解析：这四个系统都是操作系统，所以它的本质是问操作系统的四个特征。

3、在分时系统中，时间片一定的情况下，（ ），响应时间越长。

A、后备队列越长

B、用户数越多

C、内存越大

D、用户数越少（不用这个多半是想不到要填什么的）

答案：B

4、 CPU处于核心态时，它可以执行的指令是（ ）

A、只有特权指令

B、只有非特权指令

C、只有“访管”指令

D、除了“访管”指令以外的所有指令

解析：“访管”指令是在用户态使用的，指用户自愿进入内核态

答案：D

5、核心态转换为用户态是又操作系统决定的，那么用户态转换为内核态是由 （填空题）完成的。

答案：硬件

解析：虽然是由中断程序处理，但最终是由硬件完成的。

6、CPU执行操作系统时，处于（ ）

A、自由态

B、内核态

C、用户态

D、准备态

答案：B